마이크로 노즐 가속기: GeV 양성자 가속의 물리적 메커니즘 규명

본 연구는 2차원 입자 시뮬레이션을 사용하여 마이크로 노즐 가속기(MNA)라고 하는 새로운 양성자 가속 메커니즘을 밝혀냈습니다. MNA는 마이크로 노즐을 사용하여 레이저 에너지를 수소 로드에 집중시켜 강력한 전기장을 생성함으로써 양성자를 GeV 에너지까지 가속합니다. 연구 결과, MNA의 양성자 가속 과정은 예비 가속, 주 구동, 애프터버너의 세 단계로 구성되는 것으로 나타났습니다. 애프터버너 단계는 MNA의 핵심 특징이며, 레이저 조사가 중단된 후에도 양성자가 계속 가속되는 것을 가능하게 합니다. 이는 플라즈마의 자유 팽창 과정에서 고온 전자로부터 양성자로의 열 에너지 효율적인 전달 때문입니다. 본 연구에서는 레이저 강도와 펄스 폭이 양성자 가속에 미치는 영향을 조사하고 MNA와 기존 타겟의 성능을 비교했습니다. 그 결과 MNA는 더 높은 에너지 변환 효율과 더 낮은 각도 발산도를 보이는 것으로 나타났습니다.